水土保持中無人機遙感技術的應用研究

譚艷

（云南淩屹工程設計有限公司，云南 昆明 650233）

科學技術的快速發展，使得諸多行業都加強了對先進技術的應用。水土保持監測是水土流失預防和治理的基礎，是生態環境保護和修復的重要工作，是國家生態文明建設決策和考核的依據。

一、概述

無人機遙感技術是在我國遙感技術、計算機技術以及電子技術等多學科技術不斷創新和發展的過程中逐步形成的，同時其也包含了多項技術，如計算機技術、GPS 定位技術和無人機飛行技術等。這一技術的實物載體就是無人機，在結合了多項技術優勢的基礎上以智能化和自動化的方式快速獲取到水土保持工程中所需要的各類信息，如自然災害信息、自然環境信息和資源信息等，之后借助先進的計算機技術來處理和分析獲取到的各類數據信息，并將處理和分析的結果整合成圖像或模型，以方便人為的使用和進一步研究。由于無人機遙感技術具有適應性強、任務執行多樣和操作簡單等顯著優點，因此，這項技術在我國的地質勘察、水土保持和水利建筑等多個領域中都得到了普遍應用。

二、無人機遙感技術在水土保持中的應用

（一）監測主要內容及成果應用分析

1.地質狀況的動態監測。（1）監測內容:其中包括土地利用類型、土地擾動面積與地質演變情況等。（2）應用:依據DOM 成果和項目區平面布置圖,勾畫各片區的邊界線。基于AcrGIS 技術,計算各片區的土地擾動面積,同時注明各區的土地利用類型。還可以利用時間差比對監測結果,了解土地的演變情況。2.水土保持工程的監測。（1）監測內容:主要包括取土場、堆放場以及棄土場的落實情況等。（2）應用:依據DOM 成果確定研究區內的取土場、堆放場以及棄土場,標識其具體位置,計算其具體數量。同時,還可以計算項目施工期間堆放場內棄渣量的變化,并從影像和三維模型中觀察水土防治措施的落實情況。3.水土保護措施的監測。（1）監測內容:主要包括物理工程措施、生物措施和其他臨時防治措施。（2）應用:依據DOM 成果獲取研究區的水土保護措施情況。物理工程措施的成果可應用于確定土地整治面積、工程及植物護坡位置和面積等;生物措施的成果可應用于確定綠化面積和植被覆蓋度等;其他臨時防治措施的成果可應用于確定臨時攔擋位置及長度等。4.土壤流失情況的監測。（1）監測內容:主要包括土壤流失面積、流失量及流失危害等。（2）應用:利用無人機遙感技術獲取土壤流失面積,結合地面觀測所獲得的土壤侵蝕模數,計算各片區的土壤流失量,還可以只依靠無人機遙感技術,根據植被覆蓋度、土地利用類型等數據,代入方程及分類標準,獲得土壤流失量、強度等數據。5.水土流失防治效果監測。（1）監測內容:主要包括土壤流失控制比、林草植被恢復率及覆蓋率等指標。（2）應用:獲得數據信息后代入各指標的計算公式即可,同時需檢驗其是否達到標準。

（二）矢量化遙測數據的生成

通過矢量化處理無人機設備采集的遙測信息生成相應的數據，運用計算機完成三維點云數據、航拍影像拼接、地表模型和正射影像合成等運算處理。依據水利工程建設驗收區間和可視化資料，提取正射影像及其所對應的范圍；以水利工程建設的擾動范圍為依據，通過航拍生成包括地形、坡度、坡向等信息的數字地表模型，在此基礎上提取所需的數據，如堆土方量、堆土高度、棄土場占地面積等重點數據；三維點云處理區域內的航拍數據生成三維點云數據，以此為基準生成工程建設區域內的三維信息，從而反映建設項目的水土保持臨時措施、植物措施、工程措施、水土流失總之力度、擾動土地證之旅、防治責任范圍等實施情況。

（三）無人機遙感技術在監督執法中的應用

通常情況下，在具體的工作中借助于無人機遙感技術能夠十分迅速地收集所需要的水土保持項目的工程數據信息，負責監管工作的相關人員能夠以此作為數據支持，也能夠保證工程項目的有序開展。另外，無人機遙感技術還能夠拍攝出影像資料，工作人員能夠實地的進行標志和確定影像資料，并在具體的實踐工作中應用對象分類法，更加細化水土保持工程的責任范圍，制定出整個工程水土保持防治工作的總體目標，大大的提升應用無人機遙感技術進行監管工作的科學性和嚴謹性。

（四）水土保持生態建設基本監測信息提取

首先，對于土地利用類型信息的提取，可通過人工識別航片和勾畫范圍的方法完成，或利用計算機中的相應軟件對其進行分類。第一種提取方法，主要針對具有特定類型的地物，例如建設施工區域的土場、截排水溝以及植被等，通過人力對其進行判斷，直接繪制矢量圖即可；第二種方法，主要針對監測區域較大，利用人力會消耗大量時間的情況，先在前期建設的地面解釋標識中，利用面向對象的方法，通過多尺度分割成像技術，計算出被監測對象的形狀信息及紋理信息，然后通過特征參數的固定組合，建立規則集，完成對土地利用類型信息的分類。其次，對于監測對象位置信息的提取，可在GIS 系統中，利用數字高程模型和文檔對象模型成果，直接獲取被監測對象的特定位置信息，主要包括經緯度、坐標和高程信息。第三，對于監測對象長度和面積信息獲取，可借鑒土地利用類型信息獲取方法，通過人工勾畫或計算機自動分類獲取，并在GIS 系統中，對被監測對象的長度進行測量，進一步計算出相應的面積信息。

結語：無人機因其經濟、便攜、高效等特點，在很多行業都得到了廣泛應用。在水土保持外業調查、監測和監管工作中也已得到了一定的推廣應用，但在定量分析應用上還有很大潛力。